达尔文的生物进化论在21世纪的新发展

第4期孙关龙,任振球,陈恩志等:达尔文进化论的困惑与出路(笔谈)・5・生物进化事件发生。徐钦琦(1991)饶有兴趣地指出,生物进化事件和地球轨道参数的变化有联系,这种言论乍听起来似乎过于玄妙,然而这却是客观存在的事实,不容无视,更不能予以否定。

在运用米兰柯维奇旋回理论阐明冰期与间冰期的交替变化同旧物种绝灭与新物种形成的关系时,徐钦琦确信,在过去的100万年内,平均每隔10万年世界上便出现一次冰期即寒冷期和一次间冰期即温暖期。按此推算,在过去的300万年内,世界上曾经出现过30次寒冷期和30次温暖期。但为什么只发生过9次生物进化事件呢?现代系统科学的研究表明,如果地球表层系统特别是流态圈层包括大气圈、岩石圈、水圈和生物圈某项因素的反馈作用仅仅局限在一定范围之内,既没有超过其临界阈值,也没有越出该系统的弹性范围,那么整个地球表层各系统之间尚能维持平衡状态。反之,该系统的和谐关系和平衡状态便会遭到破坏,于是与其相关的其他各系统也会发生相应的变化,直到建立起新的和谐和平衡。可见,生物界的突变和进化事件的发生,只是气候变迁的后果之一。而且只有当气候突变的幅度达到某个数量级的时候,才会导致生物进化即旧物种的绝灭或新物种的形成事件的发生(徐钦琦,1991)。

用冰期旋回理论解释生物进化事件的分幕性时遇到的另一个问题是,,为什么总是发生在寒冷期的末尾,而不是出现在温暖的末尾?)和维顿克(VanDonk,1970)的研究结果说,从温暖期向寒冷期过渡时,,从寒冷期向温暖期的转化,又常常呈突变形式。,;当温暖期再次跚跚而来时,,距今90万年前丽牛、埃楚斯坎熊和公王岭大角鹿的消逝,,等等,几乎都与中国北方更,生物的进化即新老物种的交替,其间并不是一个连续不断的过程。至于者在论述中列举人类进化作为实证时遭到人类学家们的反对,我认为这是不公正的。因为对于作为一个新的物种的人类蓦然地出现在第四纪初期的事实,也只能用间断均衡论的理论加以说明,这同进化在本质上就是一个生态过程的观点并无矛盾。只是到后来,当人类逐渐摆脱了动物界之后,特别是随着脑量的增大和文化行为的复杂化,抵御不利气候和恶劣环境的能力不断提高,在进化过程中才成为“系统渐变论”的一种最为独特的典型例证,因而不再与整个动物界的进化事件同步发生。

晚近,科学家们还提出了宏观与微观物种的生物地理分布及其因条件变化而发生的种群面貌改变模型。他们惊讶地发现,生物随冰期—间冰期所发生的变化与“米兰柯维奇旋回”几乎完全吻合!在大陆,对这种变化最忠实的记录者是维管植物,科学家们在进行第四纪现生树木调查的同时,还广泛地研究了世界各地从英格兰、德国直至赤道附近湖泊沉积物中的孢子花粉组合面貌,结果同样表明,各个物种都对气候变化有所反应。在几万年的时间跨度内,种群的面貌可以迅速而有规律地改变或更新(王大锐,1992)。

至此,天文气候学不仅阐明了由地球行星动力学引发的生命史上长韵律的旋回的存在,及其频率、周期和规律性特征等,同时还揭示了至少在最近300万年中,生物进化事件与第四纪大冰期中的冰期和间冰期的米兰柯维奇旋回之间,同样具有明显的因果联系和周期的一致性。这就从更深的层次上化解了生物进化论中“系统渐变论”与“间断均衡论”之间的分歧和矛盾,特别自新生代以来,生物进化事件中老的种群绝灭和新物种的形成,在时间上的分布总是周期性发生的事实,当然又成为第四纪气候按米兰柯维奇旋回理论作周期性演化的最为雄辩的反证。

达尔文的生物进化论在21世纪的新发展

徐钦琦

(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所　研究员,　北京　100044)

在显生宙,生物界曾出现过五次巨大的生物事件。它们代表了地球历史上五个最伟大的里程碑,先后开

(Anthropocene)。它们是地球历史上意创了五个地质时代:早古生代,晚古生代,中生代,新生代和“人类世”

义最为重大的事件。

据美国古生物学家沃利斯尔研究“,所有已知的重大生物事件都显示了如下的序列:绝灭———短暂的间

(Walliser,1986)。它是生物事件的三部曲。隔———辐射(爆发)”

・6・太原师范学院学报(社会科学版)第2卷第一次事件是隐生宙和显生宙的界线,是寒武纪(Cambrian)的起点。它是由埃迪卡拉动物群大绝灭———短暂的间隔———寒武大爆发所组成的。

第二次事件是早古生代和晚古生代的界线,是泥盆纪(Devonian)的起点。它是由志留大绝灭———短暂的间隔———泥盆大爆发所组成的。

第三次事件是晚古生代和中生代的界线,是三叠纪(Triassic)的起点。它是由二叠大绝灭———短暂的间隔———三叠大爆发所组成的。

第四次事件是中生代和新生代的界线,是古近纪(Paleogene)的起点。它是由白垩(恐龙)大绝灭———短暂的间隔———古近大爆发所组成的。

第五次事件发生在11000年前,它是更新世和“人类世”的界线。它是由更新世绝灭———短暂的间隔———人类智力大发展所组成的。

上述的五大生物事件分别代表了生物进化历程中五次最具有划时代意义的、变迁演化的最重大的飞跃。在古气候学家弗雷克斯等(1992)所提供的显生宙的全球平均温度曲线上(图1),:上述的五大生物事件的出现时间乃是有规律的,。西方科学家称它们为终止线(Terminations)(BroeckerandVanD,1973;Kukla,1977;Imbrie等,1984)。

,2002)。

Fig11.1.Estimatedmeanglobaltemperturecurveforthepbanerozoic,comparedwith‘eustatic’sealevelcurves(Hallam,1984b;Vailetal.,1977),globalabundancesofvolcanicrocks(Ronov,1980;linein‘GeosynclinalVolcanism’columnat4m/m.y.representsmeanrateof

13accumulation)andδCcarbonaterecord.Thecarboncurvesareasfollows:thinsolidline(Cenozoic)fromSbackleton(1985);thicksolidline

(Mesozoic)fromWeissert(1989);mediumsolidline(pbanerozoic)fromHolser(1984);brokenline(pbanerozoic)fromKump(1989).WarmandCoolModedivisionsaredescribedinthetext.

图1.显生宙的全球平均温度及其他(据弗雷克斯等,1992)

在最近的670万年内的晚新生代,小型的生物事件都有规律地出现在以60万年为平均周期的事件年的冬末春初(徐钦琦,1984,1998;Repenning,1984,1987;Vrba,1985)。所以大型的和小型的生物事件均遵循着一个共同的规律:它们都出现在大年的冬末春初。只是宏年的生物事件的规模最大;代年次之;然后依次为纪年、世年、期年和事件年(徐钦琦,1998,2002)。我们将上述的西方科学家尚未发现的规律称之为阴阳大年生物进化新理论。这是达尔文的生物进化论在21世纪的新发展。达尔文的口号是自然选择,适者生存。新的

第4期孙关龙,任振球,陈恩志等:达尔文进化论的困惑与出路(笔谈)・7・口号是天人合一(天地生人合一的简称),有生于无(创新者生存)。

鸡牙・始祖鸟・化石基因及其他

胡雨帆

(中国科学院植物研究所　研究员,　北京　100000)

鸡能长牙齿吗?1980年美国康涅狄格大学的科勒教授和费希尔博士合作,居然使鸡长出了四颗牙齿,并在一次学术会议上展示了这些牙齿,他们是通过组织移植技术,从鸡的胚胎组织中予以诱导而生成的。

早在1940年左右,有人已发现鸡的胚胎在早期发育过程中,,只是在发育后期又消失了。过了30年,科勒发观在鸡胚组织中可产生一种“,“长牙基因”,又经过近十年的实验,科学家终于使鸡的“长牙基因”,四颗鸡牙也值得讨论?其实许多专家深信:鸡的长牙基因,“化石基因”,它实际上早在鸟类的古老鼻祖———,,鸟类基因的增添和发育模式的变更,,,而是作为“基因化石”保存在生物体的基因库内,。因此科学家不认为鸡长牙是而是普遍认为“,化石基因”说是有很大说服力的,四个鸡牙实验的成功和因,不仅对研究和阐明隐蔽在基因库里的古老基因的存在很有价值,并且对证明生物重演律(即个体发生是种系发生的短暂而迅速的重演)和其他科学与哲学问题,也很有意义。

于是人们想到了人类本身的返祖现象———诸如毛孩、长尾巴的人的出现,人们认为这是化石基因在人体上的自然重现。因为在人的胚胎发育过程中曾有过鳃裂、尾巴和胎毛等,因此不难想像,在人类的基因库里可能至今仍然存在着形成鳃裂、尾巴、胎毛等的化石基因,只要条件合适,就可能诱发和重现。

毛孩和长尾孩这类返祖遗传现象的存在,反过来也说明化石基因在人类身上也是存在的。推而广之,化石基因是否可以引申到众多的其他动物身上去呢?虽然我们并没有做过大量的调查研究证明所有动物身上都有化石基因,但我们相信,绝对不会仅仅在鸡和人的身上存在(化石基因在前者是通过人工诱导方式重现,在后者是自然重现的)。在整个进化的生物界,在许多亦此亦彼的中间过渡类型中,化石基因这一概念的确立和运用,将会有无穷的潜力和说服力!

还有一个问题是,这些所谓化石基因究竟在什么条件下重现,还不太清楚。而为什么有的可经人工诱导重现(如鸡牙),有时却会自然重现(如毛孩、长尾孩),反过来行不行———鸡会自然重现鸡牙吗?人体能人工诱导出长尾孩或毛孩吗?这些都是很有意义的哲学问题和研究的课题。再有,为什么有的化石基因容易重现(如人的长毛和尾巴),有的却从来不重现———如有鳃裂的人和用鳃呼吸的人还从未发现过。尽管人们臆造了华沙美人鱼或大西洋底来的鱼人———麦克,但他们仅仅是神话传说和科幻小说中的“人”而已。麦克这一人物的塑造,可能是根据化石基因的科学概念而来的,但现实中尚无此鱼人。人们猜测,或许人的鳃裂这一化石基因是来自“鱼类”,这实在太古太远了。从生物重演律角度说,比起长尾、长毛之类来自哺乳类和灵长类化石基因,鳃裂重现条件似乎要苛刻困难得多。

总之,返祖遗传与化石基因有着密切的联系,后者是前者的基础,前者的出现有赖于后者,既然要“返祖”,总是要重演系统发育中曾经出现过的遗传性状。鸟类是由原始爬行类演化而来,系统发育中曾有牙齿,因此有“长牙基因”的保留,鸡牙这一化石基因就是“鸡长出牙来”这个返祖遗传现象的基础。以此类推,人类的返祖———长毛、长尾,也是有其化石基因作为保证的,否则就是无稽之谈。

最后还联想到一个似乎过于“玄”的议题,前一阶段成为新闻的“长角人”和“双趾人”,在科学上虽然早有定论,前者在人身解剖病理学上被肯定为皮肤过分角质化而引起的一种病变;后者大多认为是一种家族性的遗传病变,病因尚不清楚。这样的解释大致符合其出现和传递的规律。

但是,我们知道人体皮肤角质化最厉害之处并非在头上而是在肢端处,而角却为何非长在头上不可呢?那么是否可以大胆地设想,人长角,也是某些哺乳类的“长角化石基因”在人类身上自然重现所致呢?而不仅